【摘要】：人工濕地在脫氮除磷方面具有投資和運(yùn)行成本低、管理簡(jiǎn)單等特點(diǎn),在國(guó)內(nèi)外農(nóng)村生活污水處理工程中廣泛運(yùn)用。傳統(tǒng)的人工濕地多種植大型水生植物,雖然去污效果良好,但經(jīng)濟(jì)與觀賞價(jià)值有限;在濕地中種植蔬菜可以帶來經(jīng)濟(jì)效益但某些場(chǎng)合存在食品安全問題。因此,研究篩選出具有生態(tài)、景觀、經(jīng)濟(jì)等多重效益的濕地植物在生態(tài)工程中有重要意義。本文選取綠蘿、白掌等經(jīng)濟(jì)型花卉,構(gòu)建植物濾床-水平潛流濕地組合系統(tǒng),探索經(jīng)濟(jì)型花卉對(duì)農(nóng)村生活污水中氮磷的去除特性,得出結(jié)論如下:(1)綠蘿、白掌等8種經(jīng)濟(jì)型花卉對(duì)氮素的吸收動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明,不同花卉對(duì)硝氮和氨氮吸收動(dòng)力學(xué)特性有較大差異:綠蘿、白掌、觀音竹和發(fā)財(cái)樹4種花卉對(duì)硝氮和氨氮具有較大的親和力或吸收速率,選為中試試驗(yàn)植物;而龜背竹、梔子花、紅掌和吊蘭由于較低的親和力或吸收速率不建議作為濕地植物�；|(zhì)對(duì)氮磷的靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)表明,大礫石、小礫石和陶粒對(duì)氮磷均有一定的吸附效果,陶粒對(duì)氮磷的吸附率最高,其次是大礫石、小礫石與陶粒的組合配置;考慮到礫石的經(jīng)濟(jì)性和適于植物生長(zhǎng)的特性,選取組合配置作為中試實(shí)驗(yàn)的濕地填料。(2)6種組合系統(tǒng)(綠蘿-綠蘿、綠蘿-白掌、綠蘿-觀音竹、綠蘿-發(fā)財(cái)樹、白掌-觀音竹和白掌-發(fā)財(cái)樹)對(duì)氮磷的去除效果隨季節(jié)變化顯著:在水力負(fù)荷為0.133 m~3/(m~2·d)的條件下,組合系統(tǒng)對(duì)氨氮的去除率范圍32.23%~60.81%,氨氮出水在6~12月份均可達(dá)標(biāo)一級(jí)B,其中,綠蘿-觀音竹、綠蘿-綠蘿、綠蘿-白掌、白掌-觀音竹在7~9月出水達(dá)標(biāo)一級(jí)A。對(duì)TN的去除率為16.8%~49.17%,出水濃度為10.76 mg/L~19.85 mg/L,夏秋季出水均達(dá)標(biāo)一級(jí)A,冬春季出水可達(dá)標(biāo)一級(jí)B。夏秋季TP平均去除率約為68.99%,出水均達(dá)一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn),其中,綠蘿-綠蘿、綠蘿-觀音竹在7~9月份出水達(dá)標(biāo)一級(jí)A;而在冬春季,TP平均去除率降至49.86%。(3)水力負(fù)荷對(duì)氮磷的去除效果影響較為顯著:從0.4 m~3/(m~2·d)減小到0.08 m~3/(m~2·d),組合系統(tǒng)對(duì)氮磷的去除率明顯提高,推薦最佳水力負(fù)荷為0.133m~3/(m~2·d)。總體上氮磷的去除率隨水深的增加而提高:植物的種間差異在氨氮與總氮的去除率上表現(xiàn)較為明顯,而總磷的去除率種間差異不大;綠蘿和觀音竹、白掌和發(fā)財(cái)樹最適宜的水深分別是0.45m和0.4m。氨氮、總氮與總磷在沿程上均沿程降低:在濾床端,氨氮與總氮的最大去除量均出現(xiàn)在前端,總磷均勻減少;在濕地端,氨氮與總磷在1/3處去除率最大,總氮在后1/3處去除率下降明顯。在垂直方向上,氨氮和總磷濃度分層明顯;而總氮濃度在垂直方向上差異不顯著。(4)綠蘿、白掌、觀音竹和發(fā)財(cái)樹4種花卉夏秋季在濾床和濕地中長(zhǎng)勢(shì)良好且極具觀賞型,但冬春季生長(zhǎng)情況不佳。4種花卉生物量大小比較為:觀音竹綠蘿發(fā)財(cái)樹≈白掌,與相應(yīng)的水質(zhì)凈化效果較為一致。6種組合系統(tǒng)中花卉對(duì)總氮和總磷去除的貢獻(xiàn)率范圍分別為8.9%~20.8%和14.2%~31.5%,去除貢獻(xiàn)率最高的分別是綠蘿-綠蘿和綠蘿-觀音竹組合系統(tǒng)。以夏秋季種植綠蘿、冬春季種植白掌為例估算經(jīng)濟(jì)效益,扣除濕地基建、維護(hù)和材料成本,收益為48333元/畝。根據(jù)研究結(jié)果得出,所選4種經(jīng)濟(jì)型花卉對(duì)水生環(huán)境有很好的適應(yīng)性,對(duì)生活污水的氮磷吸收效果較好,可以作為人工濕地選種,給污水處理帶來可觀的景觀效益和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。但所選品種耐寒能力相對(duì)較差,冬季生態(tài)系統(tǒng)需增強(qiáng)保溫效果,或篩選其他耐寒品種。
【圖文】：

（a）水培第 1 天 （b）水培第 3 天 （c）水培第 14 天圖 3- 1 觀音竹的根系生長(zhǎng)情況Fig.3- 1 Root growth of Bambusa multiplex（2）實(shí)驗(yàn)方法采用耗竭法[87]研究植物對(duì)氮素吸收的動(dòng)力學(xué)特性。分別配制 20mg·L-1NO-N-3（硝酸鉀配制）和 15mg·L-1NHN4 （碳酸氫銨配制）的營(yíng)養(yǎng)液，，將經(jīng)過饑餓處理的供試植物移入裝有 1L 營(yíng)養(yǎng)液的 2L 玻璃杯中，用黑色卡紙將根部遮光以防止藻類生長(zhǎng)，并對(duì)每種植物設(shè)置3 組重復(fù)。實(shí)驗(yàn)在相對(duì)濕度 75%、光照強(qiáng)度 3000lx，溫度為 20℃的人工氣候培養(yǎng)箱中進(jìn)行。分別在 0、0.5、1、2、3、4、6、8 和 10h 時(shí)取樣 2mL，并測(cè)定吸收液的單離子濃度，取樣后補(bǔ)充 2mL 去離子水。吸收實(shí)驗(yàn)結(jié)束后立即取出植株，剪下根部并用去離子水清洗干凈，放入烘箱中烘至恒重并稱量根部干重。（3）離子吸收動(dòng)力學(xué)參數(shù)的求算根據(jù)吸收液離子濃度Y 與吸收時(shí)間 X 繪制離子消耗曲線，曲線擬合常用一元二次方程：2Y a bX cX（1）
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X799.3

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本文編號(hào)：2623596